(57)【要約】【課題】少枚数の記録紙の枚数を記録紙の種類によらず、正確に検知する枚数検知方法および枚数検知装置を提供することにある。また、少枚数の記録紙の枚数を記録紙の種類によらず、正確に検知する給紙装置、さらには、トナーを無駄に消費せず、像担持体のクリーニング装置への過大な負荷を防止する画像形成装置を提供する。【解決手段】複数枚の記録紙２０の一方の側から磁力を印加し、もう一方の側から磁力を検出し、検出した磁力の高低により記録紙２０の枚数を検知する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の記録紙の一方の側から磁力を印加し、もう一方の側から磁力を検出し、検出した磁力の大小により記録紙の枚数を検知することを特徴とする記録紙の枚数検知方法。
【請求項２】
給紙動作毎に、積載された複数の記録紙の一方の側から磁力を印加し、もう一方の側から磁力を検出し、給紙動作毎の磁力の変化により記録紙１枚あたりの厚さによる磁力の変化を求めて記録紙の枚数を補正することを特徴とする記録紙の枚数検知方法。
【請求項３】
複数枚の記録紙の一方の側に接する磁力発生手段と、もう一方の側に接する磁力検出手段とを備え、前記磁力検出手段で検出した磁力の大小により記録紙の枚数を検知することを特徴とする記録紙の枚数検知装置。
【請求項４】
複数の記録紙を積載する積載手段と、積載された記録紙を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、複数枚の記録紙の一方の側に接する磁力発生手段と、もう一方の側に接する磁力検出手段とを備え、前記磁力検出手段で検出した磁力の大小により記録紙の枚数を検知することを特徴とする記録紙の給紙装置。
【請求項５】
前記磁力検出手段で検出した磁力の給紙動作毎の変化により記録紙１枚あたりの厚さによる磁力の変化を求めて記録紙の枚数を補正することを特徴とする請求項４記載の記録紙の給紙装置。
【請求項６】
前記磁力発生手段と前記磁力発生手段とを、前記記録紙表面と直交する方向での対向位置に設置することを特徴とする請求項３記載の記録紙の枚数検知装置。
【請求項７】
前記磁力発生手段と前記磁力発生手段とを、前記記録紙表面と直交する方向での対向位置に設置することを特徴とする請求項４または５記載の記録紙の給紙装置。
【請求項８】
前記積載手段が回動可能な底板を有し、この底板を給紙動作ごとに記録紙の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記磁力発生手段を前記底板に設置することを特徴とする請求項４、５、７のいずれか１項記載の記録紙の給紙装置。
【請求項９】
前記磁力発生手段または前記磁力検出手段のどちらか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に設置することを特徴とする請求項８に記載の記録紙の給紙装置。
【請求項１０】
複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の記録紙を一枚ずつ給紙する給紙手段と、制御部と、を備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次記録紙に転写する画像形成装置において、請求項３〜９に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに、前記制御部は記録紙の検知枚数が所定の値よりも小さい時には前記像担持体上への顕像の形成を行わないことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙の枚数検知を可能にした複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置において、給紙トレイに積載された記録紙の存在・不存在を検知する存在・不存在検知と、５０枚以上とか１００枚以上の記録紙の存在・不存在を検知する記録紙枚数検知が一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかし近年複写機やプリンタのカラー化、高速化に伴って次のような問題点が生じるようになってきた。すなわち、プリント速度を向上させるために現像器や感光体を複数設けて同時に画像形成を行う関係から、中間転写ベルトを大型化する必要が生じて中間転写ベルト上に担持する画像枚数が増えたのに対して、ファーストプリント時間を短くするために搬送路長を短くする必要から給紙トレイから転写部までの間に存在できる記録紙枚数は逆に少なくなっている。
【特許文献１】特開平８−４８４３９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は従来の中間転写ベルト上に担持する画像枚数と給紙トレイから転写部までの間に存在できる記録紙枚数の関係を示す概略図である。図１０に示すように、例えば、中間転写ベルト５上に５枚分の画像が担持し得るのに給紙トレイ２１から転写部まで記録紙２０が３枚しかなかった場合、５−３＝２枚分の画像が余ってしまう。
このとき、余った画像はクリーニング装置にて消去されることになるが、通常の転写残の場合と違ってクリーニング装置に過大な負荷が掛かることになる。また、画像を形成するためのトナーを無駄に消費することにもなってしまう。
特許文献１では、搬送中の記録紙のカウントまたは重送検知を、記録紙を透過する光量の変化で行うことを開示している。しかし、記録紙の種類はさまざまでＯＨＰ用紙のようにほとんど光が透過してしまう記録紙から遮光用紙のようにほとんど透過しないものもあり、そのような状況下で正確に記録紙枚数を検知しているとは言えないのが現状である。
そこで本発明の第１の目的は、上記の問題点を解決するために、少枚数の記録紙の枚数を記録紙の種類によらず、正確に検知する枚数検知方法および枚数検知装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、上記の問題点を解決するために、少枚数の記録紙の枚数を記録紙の種類によらず、正確に検知する給紙装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、上記の問題点を解決するために、トナーを無駄に消費せず、像担持体のクリーニング装置への過大な負荷を防止する画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、複数枚の記録紙の一方の側から磁力を印加し、もう一方の側から磁力を検出し、検出した磁力の高低により記録紙の枚数を検知する記録紙の枚数検知方法を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、給紙動作毎に積載された複数の記録紙の一方の側から磁力を印加し、もう一方の側から磁力を検出し、給紙動作毎の磁力の変化により記録紙１枚あたりの厚さによる磁力の変化を求めて記録紙の枚数を補正する記録紙の枚数検知方法を最も主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、複数枚の記録紙の一方の側に接する磁力発生手段と、もう一方の側に接する磁力検出手段とを備え、前記磁力検出手段で検出した磁力の大小により記録紙の枚数を検知する記録紙の枚数検知装置を最も主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、複数の記録紙を積載する積載手段と、積載された記録紙を給紙する給紙手段とを備えた給紙装置において、複数枚の記録紙の一方の側に接する磁力発生手段と、もう一方の側に接する磁力検出手段とを備え、前記磁力検出手段で検出した磁力の大小により記録紙の枚数を検知する記録紙の給紙装置を最も主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記磁力検出手段で検出した磁力の給紙動作毎の変化により記録紙１枚あたりの厚さによる磁力の変化を求めて記録紙の枚数を補正する請求項４記載の記録紙の給紙装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記磁力発生手段と前記磁力発生手段とを、前記記録紙表面の鉛直方向対向位置に設置する請求項３記載の記録紙の枚数検知装置を主要な特徴とする。
【０００５】
請求項７記載の発明では、前記磁力発生手段と前記磁力発生手段とを、前記記録紙表面の鉛直方向対向位置に設置する請求項４または５記載の記録紙の給紙装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記積載手段が回動可能な底板を有し、この底板を給紙動作ごとに記録紙の給紙開始位置を一定とするような方向に回動させるとともに、前記磁力発生手段を前記底板に設置する請求項４、５、７のいずれか１項記載の記録紙の給紙装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記磁力発生手段または前記磁力検出手段のどちらか一方を前記給紙装置の給紙開始位置に設置する請求項８に記載の記録紙の給紙装置を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明では、複数の顕像を担持可能な像担持体と、複数の記録紙を一枚ずつ給紙する給紙手段を備え、前記像担持体に形成された複数の顕像を順次記録紙に転写する画像形成装置において、請求項３〜９に記載した枚数検知装置または給紙装置を備えるとともに記録紙の検知枚数が所定の値よりも小さい時には前記像担持体上への顕像の形成を行わない画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を実施するカラー画像形成装置の全体構造を説明する概略図である。図１において、カラー画像形成装置Ａの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方に給紙部２が配置されている。
給紙部２は各段に未使用の記録紙２０を収容する給紙トレイ２１を備えている。必要に応じ別の給紙装置２２を増設することができる。画像形成部１の上方には、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の左側には排紙収納部４が形成され、画像形成された記録紙２０が排紙収納される。
画像形成部１では、ベルト状をした中間転写ベルト５上に、複数の作像部６が並列配置され、各々の作像部６では、ドラム状をした感光体１３の周囲に、感光体１３の表面に帯電処理を行う帯電装置１４、画像情報を感光体表面にレーザ光で照射する露光装置７、感光体の表面に露光されて形成された静電潜像を可視化する２つの現像装置１５、および、感光体１３の残留するトナーを除去回収するクリーニング装置１６が配置されており、作像プロセスとしては、中間転写ベルト５が、回転して１つのカラー画像を形成している。
【０００７】
最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルトに転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルトに転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルトに転写し、最後に、ブラック（ＢＫ）のトナーを現像し中間転写ベルトに転写させる。
中間転写ベルト５上で現像された４色のトナー像を記録紙に転写する転写装置１１、転写後中間転写ベルト５表面に残留するトナーを除去回収する中間転写クリーニング装置１２がそれぞれ配置されている。
【０００８】
トナー像を得た記録紙上のトナーを定着処理する定着装置８が上記画像形成装置（手段）Ａ下流（記録紙の搬送経路での下流）に配置されている。定着装置８を通過した記録紙は排紙ローラ１０により排紙収納部４に排紙収納される。
両面印刷時は、分岐部１７にて分岐され、両面装置９を経由して、記録紙が反転され、レジストローラ２３で記録紙のスキューが補正され、裏面画像形成動作に至る。
給紙部２においては、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、上下方向へ回動可能に支持された底板２４が最上の記録紙２０をピックアップローラ２５が当接可能な位置まで上昇する。給紙ローラ２６の回転により、最上の記録紙２０は給紙トレイ２１から送り出され、レジストローラ２３へと搬送される。
レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、感光体１３表面のトナー像と記録紙の先端との位置関係が所定の位置になるようにタイミングを取って回転が開始するように制御される。
【０００９】
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（図示せず）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２、３３が往復移動する。この読み取り走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４の後方に設置されているＣＣＤ３５に画像信号として読み込まれる。
この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（図示せず）の発光により感光体１３の表面に静電潜像が形成される。
ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。読み取り部３の上方に、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられるようになっている。
【００１０】
本実施の形態のカラー画像形成装置は、上述した如く原稿を走査して読み取り、デジタル化して記録紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示してない制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能を有している。
また、コンピュータが扱う画像情報を記録紙上に印刷する、いわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像もすべて一つの排紙収納部４に排出・収納される。
分岐部１７にて分岐され、両面装置９を経由して記録紙を反転させ反転排紙ローラ１８を経由して排紙ローラ１０から排出された場合、排紙収納部４にスタックされた記録紙は画像面が下面になった状態である。
したがって複写機、ファクシミリ、プリンタで扱う原稿の処理順が１ページから行われて印刷されても、排紙収納部４から取り出したとき、１ページ目が最上になっており、改めてページを揃えるなどの作業から開放される。
【００１１】
図２は本発明による枚数検知装置の第１の実施の形態を示す概略図である。図２において枚数測定の対象である記録紙２０の束３７を挟んで磁力発生手段３８、磁力検出手段３９を設置している。
磁力発生手段３８は永久磁石、電磁石等の手段を用いることができる。磁力検出手段３９は例えば端部を支持された磁性金属板に歪みゲージを貼り付けて構成される。
これにより磁力の大きさにより磁性金属板に掛かる応力を電気信号に変換して検出を行う。図示してない演算部により磁力検出手段３９で検出した磁力を通じて記録紙の枚数を演算する。
枚数検知の原理を次の式で説明する。
Ｆ＝Ｋ／ｎ２／ｘ２
Ｆ：磁力、Ｋ：係数、ε：記録紙の比誘電率、ｎ：記録紙枚数、ｘ：記録紙厚さ
図３は便宜的に記録紙１枚の時の磁力を１としたときの磁力の記録紙枚数による変化をグラフで示す図である。磁力が分かれば記録紙の枚数が求められる。
図４は記録枚数と磁力の範囲を表した概略図である。次のアルゴリズムで記録紙枚数を決定する。すなわち、出力がＡ未満である場合には記録紙束３７の枚数は５枚以上と判断する。出力がＢ未満Ａ以上である場合には記録紙束３７の枚数は４枚と判断する。
出力がＣ未満Ｂ以上である場合には記録紙束３７の枚数は３枚と判断する。出力がＤ未満Ｃ以上である場合には記録紙束３７の枚数は２枚と判断する。
出力がＥ未満Ｄ以上である場合には記録紙束３７の枚数は１枚と判断する。出力がＥ以上である場合には記録紙束３７の枚数は０枚と判断する。
なお、前記Ａ〜Ｅは予め実験あるいは計算により求めて設定した数値であり、環境条件、記録紙の種類等の変動要因により任意に設定されるものである。
【００１２】
図５は本発明による枚数検知装置の第２の実施の形態を示す概略図である。以下、枚数検知部分について詳細に内容説明を行う。図５において記録紙２０は、記録紙束３７として給紙トレイ２１の底板２４上に積載される。
底板２４は給紙トレイ２１に回動自在に指示されており、図示してない上昇機構により記録紙束３７の上面をピックアップローラ２５に接触する位置まで上昇させることが可能である。
磁力発生手段３８は底板２４に設置され、底板２４の回動とともに記録紙束３７の下面に接触するように設置してある。
図６は本実施の形態での枚数検知の説明図である。基本的な枚数検知方法は第１の実施例と同じであるが、給紙動作ごとの磁力の変化を取り入れて枚数検知をより正確なものとしている。
給紙動作により枚数は１枚ずつ少なくなるが、その磁力の変化が大きい場合には、例えばある時点での出力がＢ未満Ａ以上であったのに、次の給紙動作時にはＤ未満Ｃ以上となった場合（これは第１の実施例の図５とは異なる）には、記録紙２０の厚さが大きいと判断して記録紙束３７の枚数を補正するのである。
また、磁力発生手段３８を底板２４に設置させたことにより、底板２４が回動しても記録紙束３７と磁力発生手段３８の位置関係は保たれる。
このようにして、記録紙の枚数をカウントして、残り枚数と中間転写ベルト５に担持できる顕像の数を比較して記録紙２０の残り枚数が少ない場合には、作像を中止して中間転写ベルト５へトナー像が転写されないように制御する。
これにより中間転写クリーニング装置１２に多量のトナー像が行くことがなくなり負荷が掛かることがなくなる。また、無駄なトナー消費を抑えることもできる。
【００１３】
図７は本発明による枚数検知装置の第３の実施の形態を示す概略正面図である。図８は図７の枚数検知装置の側面図である。
第２の実施の形態との違いは、磁力検出手段３９（磁力発生手段３８としても良い）の給紙方向に対する位置を、給紙開始位置であるピックアップローラ２５と略同一としたことにある。
給紙動作ごとに記録紙束３７はピックアップローラ２５に接触するように底板２４が回動するが、その位置と同一の位置に電極３９を配置することにより、記録紙束が上昇したさいの位置が固定され、磁力が安定し、記録紙枚数検知の精度も向上する。
図９は本発明による枚数検知装置の第４の実施の形態を示す概略断面図である。図９の第４の実施の形態と第２の実施例との違いは、磁力検出手段３９を底板２４に設置していることである。
用紙の枚数を検知するための磁力検出手段３９は磁力発生手段３８に対向して最短距離の位置に設置するのが最も望ましい。記録紙を積載する底板２４に磁力検出手段電極３９を設けることにより、底板２４の回動により記録紙束３７の角度が変化しても、記録紙束３７に対する磁力検出手段３９の位置関係は一定となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、複数の記録紙の一方から磁力を印加しもう一方の磁力を検出することにより、記録紙の枚数が少ないほど磁力が大きく、枚数が多いほど磁力が小さくなり、これによって、複数枚の記録紙の枚数を正確に検知することができるようになる。
請求項２によれば、給紙動作毎の磁力の変化を検出することにより、記録紙１枚あたりの厚さを把握することができる。それによって、記録紙の種類があらかじめ分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。
請求項３によれば、複数の記録紙の一方から磁力を印加しもう一方の磁力を検出することにより、記録紙の枚数が少ないほど磁力が大きく、枚数が多いほど磁力が小さくなり、これによって、複数枚の記録紙の枚数を正確に検知することができるようになる。
請求項４によれば、複数の記録紙の一方から磁力を印加しもう一方の磁力を検出することにより、記録紙の枚数が少ないほど磁力が大きく、枚数が多いほど磁力が小さくなり、これによって、複数枚の記録紙の枚数を正確に検知することができるようになる。
請求項５によれば、給紙動作毎の磁力の変化を検出することにより、記録紙１枚あたりの厚さを把握することができ、それによって記録紙の種類があらかじめ分かっていない場合でも枚数を正確に検知することができるようになる。
請求項６によれば、磁力発生手段と磁力検出手段を記録紙表面の鉛直方向対向位置に設置することにより、設置距離が最小となり枚数の変化に対する磁力の高低差が大きくなりより高精度に検知を行えるようになる。
【００１５】
請求項７によれば、給紙動作ごとに高さが変化する底板上に磁力発生手段または磁力検出手段を設けることにより、記録紙との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
請求項８によれば、給紙動作ごとに高さが変化する底板を電極とすることにより、紙葉との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができ、また、もう一方の電極の取り付け位置精度を気にする必要がなくなる。
請求項９によれば、給紙開始位置に電極を設けることにより、記録紙の枚数によらず記録紙との位置関係が一定となりより正確に枚数検知を行うことができる。
請求項１０によれば、記録紙の残り枚数が少ない時には、中間転写体にトナー像を作成しないようにすることにより、無駄なトナー消費を防ぎ、クリーニング部へ掛かる過大な負荷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するカラー画像形成装置の全体構造を説明する概略図。
【図２】本発明による枚数検知装置の第１の実施の形態を示す概略図。
【図３】便宜的に記録紙１枚の時の磁力を１としたときの磁力の記録紙枚数による変化をグラフで示す図。
【図４】記録枚数と磁力の範囲を表した概略図。
【図５】本発明による枚数検知装置の第２の実施の形態を示す概略図。
【図６】本実施の形態での枚数検知の説明図。
【図７】本発明による枚数検知装置の第３の実施の形態を示す概略正面図。
【図８】図７の枚数検知装置の側面図。
【図９】本発明による枚数検知装置の第４の実施の形態を示す概略断面図。
【図１０】従来の中間転写ベルト上に担持する画像枚数と給紙トレイから転写部までの間に存在できる記録紙枚数の関係を示す概略図。
【符号の説明】
１  画像形成部
２  給紙部
３  読み取り部
５  中間転写ベルト
１３  像担持体（感光体）
２０  記録紙
２４  底板
２５  ピックアップローラ
３７  記録紙束
３８  磁力発生手段
３９  磁力検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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